KR810002038B1 - 할로 아실아미드의 제조방법 - Google Patents

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Description

할로 아실아미드의 제조방법

본 발명은 농약 및 식물성장 조절제로서 유용한 다음 일반식(I)의 할로아실아미드의 제조방법에 관한 것이다.

상기 식에서,

R은 수소, 탄소수 1 내지 18의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 폴리알콕시, 알콕시알킬, 폴리알콕시알킬, 탄소수 5 내지 7의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 탄소 6내지 18의 아릴, 아르알킬 또는 알크아릴이거나 또는 상기 R그룹은 수소와 비반응성인기(예 ; 알킬, 할로겐, 하이드록시, 알콕시, 니트로 또는 시아노)로 치환되며,

R⁴및 R⁵는 각각 수소, 불소, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 할로알킬, 알콕시 또는 알콕시알킬이고,

R⁶는 수소, 탄소수 1내지 10의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시알킬, 옥소알킬, 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬, 저급알킬사이클로알킬 또는 사이클로알케닐 탄소수 6 내지 12의 아릴 또는 아르알킬-N(R⁸)₂(여기에서 R⁸은 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 알케닐 또는 알키닐임)이거나 상기 R⁶그룹은 알킬, 알킬티오, 할로겐, 하이드록시, 알콕시, 니트로 또는 시아노로 치환되며,

R⁷는 탄소수 1 내지 5의 모노-또는 디할로 알킬이고,

Y 및 Y¹은 산소 또는 황이고,

b는 1 내지 4 정수이다.

본 명세서에 기술된 형태의 할로 아실아미드와 할로아세트 아닐리드는 다양한 방법으로 제조되어 왔다.

선기술 공정중에서, 미국 특허 제 2,863,752호(Re 26,961)의 N-치환된 2-할로아세트 아닐리드는 1급 또는 2급 아민을 할로 아세트산의 산클로라이드와 부산물인 할로겐화 수소를 중화시키기 위해 수산화나트륨 존재하에 반응시킴으로써 제조된다.

유사한 공정이 독일공개 명세서 제 1,903,198호에 기술되어 있고 중간물질 및 최종 생성물은 N-치환체인 저급알콕시 에틸에 의해 특징 지워지며, 여기에서 에틸기에는 하나 또는 두개의 메틸 그룹이 부착될 수 있다.

또한 다른 선기술 공정이 미국특허 제 3,574,746호에 기술되어 있는데, N-치환된-N-사이클로알케닐-2-할로 아세트아마이드는 상응하는 N-치환된-사이클로-알킬이민을 산수용체 존재하에서 할로 아세틸화시켜 제조한다.

2-할로 아세트아닐리드를 제조하는 또 다른 선기술 공정은 미국 특허번호 제 3,442, 945호와 제 3,547,620호에 기술되어 있으며, 여기서는 적합한 중간체 화합물인 N-할로메틸-2-할로 아세트 아닐리드를 산결합제 존재하에서 알콜과 바람직하게 반응시킨다. 유사공정으로 카나다 특허 제 867,769호에 기술되어 있는 방법에서는 플루오로아실아미노-트리클로로메틸-클로로 메탄올 구조식 Me-S-R(여기에서 Me는 H 또는 알칼리금속임의 티오 화합물과 반응시키는데 티오 화합물을 유리형태로 사용할 경우 산결합제를 사용하는 것이 적합하며, 티오화합물을 이들 염형태로 사용할 경우에는 산결합제를 첨가할 필요가 없다.

상기 '752, '945와 '620 특허의 각 공정은 미국 특허 제 3,875,228호에 기술되어 있으며 N-클로로아세틸-N-치환된(수소, 저급알킬, 알콕시메틸, 알릴옥시메틸 또는 메톡시에틸)-아미노-인단에 의해서 예시화된 2-할로아세트아미드(아실아민으로도 기술되어 있음)의 제조에 유용하다.

본 발명에 포함되는 N-할로알킬-N-치환된 2-할로아실아미드 또는 2-할로아세트 아닐리드 중간물질을 가알콜분해시키는 방법과 관련된 공정으로서 적합한 페닐 아조메틴의 할로 아세틸화에 의해 2-할로아세트 아닐리드 중간물질을 제조하는 방법이 선기술에 기술되어 있다[참조 : 상기 '945, '620과 '228 특허 및 미국특허 제 3,637,847호].

또한 N-할로-N-치환된 아미드와 아미드를 디아조메탄을 사용하여 질소-할로겐 결합에서 메틸렌화 시켜 상응하는 N-할로메틸-N-치환된 -아미드 또는 이미드를 제조한 후 이어서 친핵체와 축합시키는 공정이 문헌에 기술되어 있다[참조 : O.O. Orazi et al., Journal of the Chemical Soiety, vol. 1, p. 2087-88(1974)].

본 공정에는 디아조메탄과 N-클로로-N-메틸-2-클로로아세트 아미드를 반응시켜 상응하는 N-클로로메틸-N-메틸-2-클로로아세트 아미드를 제조한 후 친핵체와 반응시킬 수 있는 공정도 포함한다.

상기 언급한 '746 특허, 실시예 47 및 54에는 각각 N-클로로메틸 및 N-브로모메틸-N-치환된-사이클로아케닐-2-할로아세트아미드가 기술되어 있는데 본 발명 공정에서 중간체로서 사용할 수 있는 대표적인 화합물이다.

본 발명에서 사용되는 중간물질을 제조하는 다른 기지 공정으로 적합한 아닐린을 N-할로 알킬화한 후 이어서 N-할로 아실화하는 방법이 있다.

예를 들면, N-2-클로로에틸 또는 N-2-클로로-1-메틸에틸-2-할로아세트 아닐리드는 상응하는 아닐린을 각기 2-클로로에틸-p-톨루엔설포네이트 및 2-클로로-1-메틸에틸-p-톨루엔설포네이트로 반응시킨후 이어서 클로로 아세틸화시켜 제조할 수 있다. N-할로알킬 중간물질을 제조하는 또 다른 공정으로 적합한 할로 알킬(예 ; 1-클로로-2-브로모에탄)을 적합한 아닐린과 반응시킨 후 이어서 클로로아세틸화하는 방법이 있다.

상응하는 N-할로알킬-2-할로 아세트 아닐리드 중간 화합물을 알콜 분해시켜 N-치환된-2-할로아세트 아닐리드를 제조하는 공정에서 원하는 생성물의 수율뿐만 아니라 환경에 악영향을 주는 할로겐화 수소가 부산물로서 생성된다.

그러므로 상기 '945, '620과 '228 특허에서 지적된 바와 같이, 산결합제 존재하에 알콜분해를 수행해야 할 필요가 있다.

선 기술에서 사용되는 산결합제는 무기 유기 염기 즉, 알칼리금속 및 알카리 토금속 수산화물과 탄산염(예 ; 나트륨 및 칼륨 수산화물, 탄산나트륨 등), 3급 아민(예 ; 트리메틸 및 트리에틸아민)피리딘 및 피리딘 염기, 암모니아, 4급 암모늄 수산화물 및 알콜레이트, 금속알콜에이트(예 ; 나트륨 및 칼륨 메틸 에이트, 에틸에이트)등이 있다.

할로겐화 수소 및 산결합제 둘 다 원치않는 부반응을 촉진하기 때문에 상기 물질은 선 기술의 공정에서 불이익을 부여한다.

상술한 종래의 방법이 지닌 단점은 산결합제가 부산물인 할로겐화 수소와 반응하여 형성하는 불용성 침전물을 반응 혼합물으로부터 분리하여 제거해야만 하는 것이다.

폐기 부산물로부터 원하는 생성물을 분리하는데는 사용된 용매 제거 및 세척, 할로겐화 수소의 증류 제거, 생성물의 탈수소화, 여과 및/또는 안정화가 종종 필요하거나 또는 상기 조작이 수반된다. 다른 정제방법으로는 대기압이하 또는 최대기압에서의 획분 종류, 용매추출, 필름증류, 재결정화 등이 있다. 예를 들면 상기 '945와 '620 특허의 각 실시예 4에 N-(부톡시메틸)-2'-t-부틸-6'-메틸-2-클로로 아세트 아닐리드[통상명칭 ＂terbuchlor＂]제조에서, 산결합제(예 ; 트리에틸아민)가 트리에틸아민 하이드로 클로라이드의 미세침상 침전물을 다량 형성하는데 이것을 물세척으로 제거해야 하며, 용매제거 및 여과해야 되는 것에 대해 기술되어 있다.

같은 문제점이 상기 언급한 '746 특허에 기술되어 있다(참조 6란, 18-23행).

다른 예로서, 암모니아가 2', 6'-디에틸-N-(메톡시메틸)-2-클로로아세트 아닐리드[통상명칭 ＂alachlor＂]와 시판용 제초제 랏소

(몬산토 캄파니의 등록상표의 유효 성분)의 제조시 산결합제로서 사용될 경우 다량의 고체부산물로서 암모늄 클로라이드가 형성되는데 이것을 제거해야 한다.

어떤 경우에는, N-할로알킬 중간물질의 알콜 분해 동안이나 알콜 분해후, 발생되는 할로겐화 수소 부산물은 통상적인 증류법에 의해서 제거할 수 있다. 그러나 할로겐화 수소 자체는 주변 환경의 기체상 오염물질이 된다.

더우기 알콜 및 제조시에 생성되는 부산물인 할로겐화 수소를 증류시키는 경우, 물은 생성물의 수율에 유해하다.

또한 반응 혼합물에 잔류한 할로겐화 수소를 산결합제로써 제거해야 하는데, 이미 언급한 바와 같이 여기에서 고체 폐기물을 형성된다.

예를 들면 선기술에 의한 알라클로르 제조공정 수행시 통상적인 진공 증류에 의해 과량의 메탄올로 부산물인 염산을 제거하려는 노력이 본 출원인의 실험실에서 시도되었다.

그러나 이러한 노력은 별 효과를 얻지 못했는데 그것은 N-클로로메틸 중간물질 및 최종 생성물(알라크로르)이 장기간 노출(2시간)이 되어 염산물 및 기타 부산물의 역작용으로 알라클로르의 수율이 크게 감소되는 결과를 초래했기 때문이다.

따라서 상술된 바와 같은 단점이 수반되기 때문에 산결합제는 증류하는 동안이나 후에 사용해야 된다.

어떤 경우에는 유독한 부산물을 성분의 재순환용으로 다시 사용할 수 있으나 에너지 보존 및 공정 폐기물 처리시 주변 환경면을 고려해 볼때 화학공정에서 유출되는 각종 폐기물(예 ; 고체, 액체 및/또는 가스)의 악영향이 제거되거나 최소화 또는 새로운 방법을 발견해내는 문제가 시급하게 대두되었다.

또한 부산물은 정제 또는 다른 유용한 생성물로 전환할 수 있으나 상기와 같은 처리에는 자본 투자와 제처리 원가가 증가하게 되며 에너지 소비가 따르게 된다. 따라서 가능한한 주변 환경 오염물질이 생성되는 것을 피하는 것이 더욱 바람직하다.

2-할로 아세트 아닐리드를 제조하는 공지의 선기술에 있어서 또다른 문제점은 상업적인 면에서 불이익을 수반하는 뱃치 공정이다.

따라서 본 발명의 목적은 2-할로 아실아미드 또는 2-할로 아세트 아닐리드를 제조함에 있어서 선기술의 단점이 해결된 개선된 방법을 제공하는데 있다.

특히 본 발명의 목적은 산결합제를 필요로 하지 않으며, 고체화합물이 거의 생성되지 않으므로서 원료, 장치 및 분리원가가 절감되고 주변 환경을 오염시키는 고체 폐기물 처리문제가 해결된 유리한 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 조작이 연속적이고, 간편하며 저렴하고 에너지가 유지되며 주변 환경 오염을 감소할 뿐만 아니라 선 기술 공정에서 보다 수율 및 순도가 더 높은 화합물을 제조하는 방법을 얻는데 있다.

본 발명에 따라 일반식(I)인 N,N-디치환된-할로 아실아미드는 다음과 같이 제조한다.

(A) 다음 일반식(Ⅱ) 화합물을 다음 일반식(Ⅲ) 화합물과 산결합제를 첨가하지 않고 반응시킨 다음

(B) 단계 (A)의 반응 혼합물의 유체를 분리대로 주입하여 여기에서 부산물인 HX와 상기 일반식(Ⅲ) 화합물과의 착혼합물을 제거하고 상기 일반식(I) 화합물이 주로 함유되어 있는 유체를 수득하는, 한단계 이상의 반응/분리 연속 공정으로 수행함을 특징으로 한다.

상기 일반식에서

R, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, Y, Y¹및 b는 상기에서 정의한 바와 같고,

X는 할로겐이다.

본 발명 공정에 의해서 제조된 특히 유익한 화합물은 다음 일반식(Ⅳ)의 할로 아세트 아닐리드이다.

상기 일반식에서

R¹및 R²는 각각 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 할로알킬, 알콕시 또는 알콕시알킬이고,

R³는 수소, 할로겐, 탄소수 1내지 6의 알킬, 할로알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 알킬티오, 시아노, 니트로 또는 CF₃이거나 또는 R³는 R¹또는 R²와 결합하여 탄소원자 4 이하의 알킬렌쇄를 형성하고,

R⁴및 R⁵는 각각 수소, 불소, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 할로알킬, 알콕시 또는 알콕시알킬이고,

R⁶, R⁷, Y, Y¹및 b는 상기에서 정의한 바와 같고 a는 0내지 3의 정수이다.

바람직한 할로아세트 아닐리드는 R¹, R²및 R⁶가 탄소수 1 내지 6의 알킬이고, R⁴및 R⁵는 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬이고 , R⁷는 모노할로알킬이고 Y 및 Y¹은 산소이고, a는 0이고, b는 1 또는 2인 경우이다.

가장 바람직한 태양은 본 발명공정을 사용하여 다음 실시예 1에서 기술된 바와 같이 2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)-2-클로로아세트 알닐리드와 메탄올을 반응시켜 알라크로르를 제조하는 것이다.

상기 반응/분리 연속공정을 수회 반복하여 상기 일반식(Ⅱ)화합물을 상기 일반식(I)화합물로 완전히 전환시키는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 공정은 두단계 또는 다음과 같은 반응/분리 연속단계로서 효과적으로 수행하는 것이다.

(A) 제 1반응대에서 일반식(Ⅱ) 화합물을 일반식(Ⅲ) 화합물과 반응시키고,

(B) 단계 (A)의 반응 혼합물의 유체를 제1분리대로 주입하여 여기에서 상기 일반식(Ⅲ) 화합물과의 착화합물로서 HX 부산물 대부분을 재빨리 제거하고 대부분의 일반식(I) 화합물과 미반응된 일반식(Ⅱ) 화합물이 함유된 유체를 수득한 다음,

(C) 상기 제1분리대에서 수득한 유제를 상기 일반식(Ⅲ) 화합물을 추가한 제 2반응대로 주입하여 상기 미반응된 일반식(Ⅱ) 화합물과 반응시키고,

(D) 단계 (C) 반응 혼합물의 유체를 제2분리대로 주입하여 여기에서 상기 일반식(Ⅲ) 화합물과의 착화합물로서 잔류한 HX 부산물을 거의 제거하고 상기 일반식(I) 화합물 및 미량의 불순물이 함유된 유체를 수득한다.

본 발명 특징은 :

(1) 유리된 할로겐화 수소와 반응시키는 산결합제로서 선기술에서 사용된 염기를 첨가할 필요가 없고,

(2) (1)에서 생성되는 부산물을 중화하기 위한 회수 시스템이 제거됨으로써 부산물 자체로 인한 주변환경 오염이 없고,

(3) 제조 공정 중의 생성물 분리단계에서 일반식(Ⅲ) 화합물과의 착화합물로서 할로겐화 수소 부산물을 반응 혼합물로부터, 바람직하게는 즉시, 통상적으로는 0.5분 이내로 분리하는데 있다.

본 발명의 바람직한 태양에서, 단계(A)에서의 일반식(Ⅱ) 화합물에 대한 일반식(Ⅲ) 화합물의 몰비는 1 : 1 이상이고 통상적으로는 2 내지 100 : 1 범위 이내이며, 알라크로르 공정의 경우에는 2 내지 10 : 1 범위이고 바람직하게는 4 내지 5 : 1이다.

단계(A)에서 반응온도는 각 반응물 및/또는 사용된 용매 또는 희석제에 따라 다르다.

일반적으로 이들 온도는 할로겐화 수소와의 반응에 기인되는 일반식(Ⅱ) 화합물인 반응물 또는 일반식(I)의 목적생성물이 분해되지 않는 부산물인 할로겐화 수소와의 착화합물에서 일반식(Ⅲ)의 알콜 및/또는 용매 또는 희석제의 혼합물(예, 공비혼합물)의 온도가 된다.

다수의 반응/분리 연속공정 또는 단계가 포함되는 본 발명의 태양에서 할로겐화수소 농도가 연속 반응대에서 크게 감소되기 때문에 각 반응온도는 일반적으로 미반응된 일반식(Ⅱ) 화합물이 알콜 의추가로 반응이 완결되는데는 단계(A)에서 사용된 온도보다 다소 높게 된다. 따라서 제2반응대 및 연속적인 반응대에서의 온도는 경우에 따라, 일반적으로 -25 내지 175℃ 또는 그 이상이다.

분리대내의 적합한 온도 및 압력은 각 일반식(Ⅲ)의 화합물의 비점에 따라 각각, 50℃ 내지 175℃와 1.0 내지 300㎜Hg 절대압력이다.

[실시예 1]

본 실시예는 알라크로르 제조시에 본 발명 공정을 사용하는 것을 기술한 것이며 다음과 같은 두 단계의 반응/분리 연속공정을 사용하여 능률적으로 수행한다.

[단 계 1]

용융(45 내지 55℃) 2', 6'-디에틸-N-클로로메틸-2-클로로아세트 아닐리드를 102.8lbs/hr(46.67㎏/hr)비로 인가인 혼합기에 넣고 무수 메탄올을 60.01bs/hr(27.24㎏/hr)비로 넣어서 혼합한다. 40 내지 45℃로 항온으로 조절된 혼합물을 30분 이상의 체류시간을 갖기에 충분한 길이의 파이프 반응기로 펌프한다.

반응에서 2', 6'-디메틸-N-(메톡시메틸)-2-클로로아세트 아닐리드(알라크로르)및 염화수소가 N-클로로메틸 중간물질 기준으로 92% 생성된다. 발생된 염산은 과량의 메탄올에 용해시킨다.

반응기유체는 100℃ 및 30㎜Hg 절대기압으로 작동된 낙화 필름 증발기로 주입한다.

착화합물을 제거하고 메탄올 회수계로 도입한다.

[단 계 2]

대부분의 알라크로르 및 미반응된 2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)-2-클로로아세트 아닐리드가 함유된 단계 1의 증발기에서 수득된 유체를 제2인라인 혼합기에 넣고 메탄올을 60lbs/hr(27.24㎏/hr)비로 추가 주입한다.

혼합물을 60 내지 65℃로 항온 조절된 파이프 반응기로 구성된 제2반응대로 주입하여 30분간 체류시킨다.

반응기의 유체를 제2낙하필름 100℃ 및 300㎜Hg 절대압력으로 작동된 증발기로 주입하고 여기에서 메탄올의 착화합물 및 잔류 염산을 거의 다 제거한다.

본 제2단계 증발기에서 얻어진 메탄올/염산 착화합물을 단계 1의 증발기에서 얻어진 메탄을/염산 착화합물과 혼합하고 메탄올 회수계로 주입하여 여기에서 무수 메탄올을 회수하고 단계 1로 재순환시킨다.

단계 2의 증발기에서 얻어진 유체에는 정량 수율의 알라크로르가 함유되는데 순도는 95% 이상(불순물 미량함유)이다.

본 알라크로르는 제초제로서 유효하게 사용할 수 있다.

상기 실시예에서 나타난 바와 같이, 단계 1의 반응/분리 연속 공정에서 높은 수율의 알라크로르가 제조된다.

반응 순도 및 농도, 온도, 반응기내의 체류시간 및 분리대등 최적 조건하에 단계 1과 상응하는 한 단계 이상의 반응/분리 연속공정으로 상업적인 알라크로르 또는 상기 일반식(I) 범위내에 시판용 알라크로르 또는 다른 화합물을 제조할 수 있다.

[실시예 2]

본 실시예는 2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(에톡시메틸) 아세트 아닐리드의 제법을 설명한 것이다.

2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)아세트 아닐리드 약 5.5g(0.02몰)을 에탄올 25㎖에 용해하고 45℃옥에서 30분간 방치한다.

과량의 에탄올을 50℃ 및 100㎜Hg에서 회전식 진공증발기상에서 빨리 제거한다. 에탄올 25㎖를 잔류오일에 다시 첨가하고 혼합물을 65℃에서 30분간 방지한 후 과량의 에탄올을 로타리 증발기를 사용하여 제거한다.

연호박색 오일 약 5.80g이 수득되는데 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 원하는 생성물은 92.8%이고 1.7%의 2-클로로-2', 6'-디에틸 아세트 아닐리드(부산물은 1.7%이었다)이다.

생성물의 수율은 94.5%이다.

[실시예 3]

실시예 2에 기술한 바와 동일한 방법, 작동 조건 및 반응물의 량을 사용하고 에탄올 대신에 이소프로판올을 사용하여 연한 호박색 오일 5.92g을 수득하는데 분석한 결과 90.2%의 2', 6'-디에틸-N-(이소프로폭시메틸)-2-클로로아세트 아닐리드(수율 89.4%) 및 1.8의 2급 아미드 부산물, 2', 6'-디에틸-2-클로로아세트 아닐리드가 나타났다.

[실시예 4]

실시예 2 및 3에 기술된 동일한 방법으로 단 알콜 대신에 1-프로판올을 사용하여 레몬-황색오일 5.66그람을 수득한다.

분석한 결과 92.8%(수율 87.9%)의 2', 6'-디에틸-N-(n-프로폭시메틸)-2-클로로아세트 아닐리드 및 1.2%의 상응하는 2급 아미드 부산물이 나타났다.

[실시예 5]

실시예 2 내지 4에 기술된 동일한 방법으로 단 알콜 대신에 이소부탄올을 사용하여 오일 생성물 6.20그람을 수득하는데 분석한 결과 96.4%(수율 97%)의 2', 6'-디에틸-N-(이소부톡시메틸)-2-클로로아세트 아닐리드 및 3%의 상응하는 2급 아미드 부산물이 나타났다.

[실시예 6]

실시예 2 내지 5방법을 반복하나 단 알콜 대신에 7-클로로-에탄올을 사용하여 연한 호박색 오일 6.96그람을 수득하는데 분석한 결과 86.0%(수율 94.0%)의 2', 6'-디에틸-N-(클로로에톡시메틸)-2-클로로아세트 아닐리드가 나타났다.

[실시예 7]

실시예 2 내지 6에 기술된 동일한 방법으로, 단 알콜 대신에 -부탄올을 사용하여 6.18g의 연한 레몬-노란색 오일을 수득하는데 분석한 결과 99.8%(수율 99%)의 2', 6'-디에틸-N-(n-부톡시메틸)-2-클로로아세트 아닐리드(예 ; 부타크로르) 및 1%의 상응하는 2급아민 부산물이 나타났다.

상기 실시예에서 NMR 부석결과 각 생성물은 이의 화학구조와 일치되는 것으로 나타났다.

본 발명에 의해 얻게 되는 잇점 및 이의 신규성은 다음 실시예 8 내지 12의 실험 데이타로 알 수 있을 것이다.

상기 일반식 (Ⅱ)와 일반식(Ⅲ)에서 확인된 바와 같은 화합물간의 반응은 가역적인 2차 반응이다. 하기 반응 도식 1은 실시예 1에서 예시된 반응을 설명하는 것이다.

반응이 가역적이기 때문에, 평형상태가 이루어지며, 이 평형은 여러 요인, 예를 들면 알콜농도 및/또는 부산물인 할로겐화 수소 농도에 따라 직접적으로 영향을 받는다.

반응도식(1)에서 알콜(b)농도[반응물의 비(b) : (a)]가 증가함으로써(주어진 최대 농도까지), 출발물질이 더 전환되어 생성물(c) 및 할로겐화수 부산물(d)이 미생성되기 때문에 반응식은 우측으로 이동된다.

반응도식(1)의 평형을 우축으로 이동시키는 다른 방법은 할로겐화 수소(d)를 제거하는 것인데, 이 반응은 산결합제(예, 트리에틸 아민과 같은 3급아민)를 상술한 미국특허 제 3,547,620호, 제 3,442,945호 및 카나다 특허 제 867,697호에 기술된 바와 같이 수행할 수 있다. 그러나 산결합제를 사용함으로써 상기 언급한 바와 같이 단점이 수반된다.

카나다 특허 '769호에서는 티오화합물의 출발물질이 알카리 금속염 형태인 경우 산결합제가 필요하지 않는다는 것을 시사했다. 그 이유로서는 상기 염 자체가 염기성 매질을 제공함으로 상기 특허에 기술된 반응에 적합하기 때문이다. 이와 달리 출발티오 화합물이 유리형태로 사용될 경우, 염화수소 부산물을 제거하기 위해서 산결합제를 사용할 필요가 있다.

더욱이, 상기 특허 '620 및 '945에 기술된 공정은 산결합제 존재하에 수행하는 것이 바람직한 것으로 기술되어 있으나 상기 공정을(공정 방법에서 예시된 바와 같이) 결합제를 첨가하지 않고도 수행할 수 있음을 추정할 수 있다.

그러나 선기술의 공정에서 이미 언급된 바와 같이 '945와 '620 특허에 기술된 공정에서는 산결합제 없이 알라크로르가 바람직하게 수득되나 부산물인 할로겐화 수소를 제거함에 따라 알라크로르의 수율이 크게 감소되는 결과가 초래된다.

본 발명의 공정을 '945와 '620 특허에 기술된 산결합제 없이 수행하는 공정과 결과를 비교하기 위해서, 다음 실시예 8 내지 12로 설명한다.

이들 각 실시예에서 N-클로로메틸-2-클로로아세트 아닐리드 출발물질은 상응하는 지환된 N-메틸렌 아닐린 및 할로아세틸 할라이드를 '945 및 '620 특허에 기술된 바와 같이 반응시켜 제조한다.

[실시예 8]

본 실시예는 상기 미국특허 제 3,547,620호와 제 3,442,945호의 실시예 5에 교시된 바와 같은 2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(메톡시메틸)아세트 아닐리드의 제법을 기술한 것이다.

벤젠 70g에 용해시킨 100g의 2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)아세트 아닐리드(분석치 96.0%(0.350몰))를 메탄올 65.8g(2.054몰)에 첨가하는데 이때 발열반응이 일어난다.

반응 혼합물을 63℃에서 환류시키고 과량(약 63.6g)의 트리에틸아민을 1-1/2시간 동안에 걸쳐 적가한다.

첨가하는 동안 온도가 약 70℃로 상승되는데 트리에틸아민을 전부 가한후 이 온도에서 약 10분간 방치한다.

30℃로 냉각후, 반응혼합물을 물 170ml로 2회 세척한다.

생성물중 오일층을 용매로 분리하고 1㎜Hg 및 약 70℃의 온도에서 진공 증류시켜 탈수시킨다.

잔류 호박색 오일 중량은 96.15g이고 가스 크로마토그라피로 분석결과 90.4%의 생성물 및 4.9의 2-클로로-2', 6'-디에틸아세트 아닐리드(부산물)가 나타났다. 생성물중 미반응된 출발물질은 존재하지 않았다. 생성물의 수율은 92.0%이다.

[실시예 9]

본 실시예는 '620 및 '945 특허의 실시예 5에 교시한 바와 같은 알라크로르의 제법을 설명한 것인데 단 산결합제는 사용하지 않는다. 벤젠 70g에 용해시킨 100g의 2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)아세트 아닐리드[분석치 : 96.0%(0.350몰)]를 메탄올 66.0g(2.059몰)에 첨가하는데 이때 발열 반응이 일어난다. 반응 혼합물을 63℃에서 환류로 1시간 동안 가열하며 산결합제는 가하지 않는다. 환류후 과량의 메탄올 및 용매를 1㎜Hg에서 70℃의 온도로 진공 증류시켜 제거한다. 약 96.83g의 연한 레몬 황색 오일이 얻어지는데 가스 크로마토 그라피 분석으로 분석결과 83.7%의 생성물, 7.5%의 부산물 2-클로로-2', 6'-디에틸 아세트 아닐리드 및 5.5%의 미반응된 출발물질이 나타났다. 생성물 수율은 85.8%이다.

상기에서 알 수 있는 바와 같이 본 실시예에서 산결합제를 첨가하지 않으므로써 수율이 6.2%가 감소되었다.

본 공정에서 반응은 우측으로 완전히 전환되지 않았다. 이 결과로서, 부산물인 염산의 전환이 감소되고 미반응된 출발물질이 생성물에서 오염물질로서 존재하였다.

[실시예 10]

본 실시예는 '620와 '945 특허의 실시예 5에 교시된 바와 같은 알라 크로르를 산결합제 없이 최적 온도 조건하에서 제조하는 것을 설명한 것이다.

벤젠 70g에 용해시킨 100g의 2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)아세트 아닐리드[분석치 : 96.0%(0.350몰)]를 메탄올 66g(2.059몰)에 첨가하는데 이때 발열반응이 일어난다. 반응 혼합물의 온도가 45℃로 상승되면 이 온도에서 약 1시간 동안 방치한다. 산 결합제는 첨가하지 않고 과량의 메탄올 및 용매 80℃의 온도 및 1㎜Hg에서 진공 증류하여 제거한다. 수득된 약 96.20g의 오일을 가스크로마토그라피로 분석한 결과 85.8%의 생성물, 6.2% 부산물인 2-클로로-2', 6'-디에틸 아세트 아닐리드 및 약 4.6%의 미반응 출발물질이 나타났다. 생성물의 수율 : 87.4% 산결합제 부재하에 최적 반응 조건에서 수행할 결과 생성물의 순도(2.7%) 및 수율(1.6%)이 증가되었으나 기본적인 문제점 즉 불완전한 반응은 해결되지 않았다.

[실시예 11]

본 실시예는 단일반응기를 사용하여 본 발명의 공정에 따른 알라크로르의 제법을 기술한 것인데 여기에 사용된 출발물질은 실시예 8 내지 10에서 사용된 것과 같다.

10g의 2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)아세트 아닐리드[분석치 : 96.0%(0.035몰)]를 메탄올 0.6g에 첨가한다.

발열 반응으로 반응 혼합물의 온도가 45℃로 상승되는데 이 온도에서 30분간 방치시킨다. 과량의 메탄올을 70℃의 온도 및 1㎜Hg에서 진공 회전식 증발기상에서 빨리 제거한다. 약 9.80g의 연한 레몬-황색오일이 수득되는데, 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 91.0%의 생성물, 1.7%의 부산물 2-클로로-2', 6'-디에틸아세트 아닐리드 및 2.4%의 미반응된 출발물질이 나타났다. 생성물의 수율은 94.4%이다. 단일 단계반응 공정을 사용함으로써 선기술에서 보다, 원하는 생성물의 순도 및 반응이 완결되지 않았음에도 불구하고(생성물 중에 2.4%의 출발물질이 함유) 수율이 증가되었다.

실시에 8, 9와 10과 비교해볼때 산결합제를 사용하지 않았으나 본 발명의 진보성이 명백히 나타났다.

[실시예 12]

본 실시예는 다단계 반응기를 사용하여 본 발명의 바람직한 공정에 따라 산결합제 부재하에 알라크로르를 제조하는 방법을 기술한 것이다. 10g의 2-클로로-2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)아세트 아닐리드[분석치 : 96.0%(0.350몰)]를 메탄올 6.0g(0.1873몰)에 용해한다. 발열 반응으로 온도가 45℃ 상승되는데 이 온도에서 30분 동안 방치한다. 과량의 메탄올을 45℃의 온도 및 1㎜Hg에서 회전식 진공 증발기상에서 빨리 제거하고 다시 메탄올6.0g(0.1873몰)을 첨가하여 반응 혼합물의 온도가 65℃가 되면 이 온도에서 30분 동안 방치한다. 과량의 메탄올을 상기에서와 같이 제거하면 약 9.80g의 연한 레몬-황색 오일이 수득되는데 분석결과 95.8%의 생성물, 1.4%의 2-클로로-2', 6'-디에틸 아세트 아닐리드 및 미반응 출발물질이 나타났다. 생성물의 수율은 99.4%이다.

실시예 8 내지 12에 기술된 공정에서 얻어진 비교 결과를 다음 표에 기술하였다.

표에서, ＂출발물질＂은 미반응된 2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)-2-클로로아세트 아닐리드이고 ＂부산물＂은 이들 실시예의 각 공정에서 주 아세트 아닐리드 부산물이 되는, 2', 6'-디에틸-2-클로로 아세트 아닐리드를 말한다.

다량으로 발생된 할로겐화 수소 이외에 소량의 아세트 아닐리드 및 기타 부산물이 생성되며 실시예 8의 경우 트리에틸아민 하이드로클로라이드가 부산물로 생성됨을 주지할 수 있다.

생성물의 수율은 2', 6'-디에틸-N-(클로로메틸)-2-클로로아세트 아닐리드 출발물질을 기준으로 한 것이다.

상기 표의 분석치에서 본 발명의 공정(예 ; 실시예 11 및 12)을 실시예 8 내지 10에서 예시된 선 기술의 공정과 비교한 바, 다음과 같은 현저한 특징이 나타남을 알 수 있다. 즉 ; (1) 알라크로트의 수율 증가, (2) 알라크로르의 순도 개선, (3) 부산물의 현저한 감소, (4) 염기 부재하에서 작동시 출발물질의 전환 증가, (5) 알라크로르의 제조를 공지 방법으로 수행한 실시예 8의 염기 첨가 공정에서 다량으로 존재하는 고체 중화 생성물 부재.

이러한 기술적인 진보는 경제적 및 생태학적 면에서의 유익을 한층 더 증진시키게 되었다. 본 발명을 수행함에 있어서 용매는 필요로 하지 않으나, 대부분의 경우, 용매 또는 희석제를 반응 및/또는 용액, 분산 보조 및/또는 반응물, 부산물 및 생성물의 회수를 조절하는데 사용할 수 있다. 적합한 용매 또는 희석제는 반응에서 요구되는 조건하에 불활성인 것으로서 예를 들면 석유 에테르, 4염화탄소, 지방족 및 방향족 탄화수소(예 ; 헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등) 및 할로겐화 탄화수소(예 ; 모노클로로벤젠)가 있다.

본 발명에 따른 공정의 잇점은 일반식(Ⅲ)의 반응물이 부산물인 할로겐화 수소와의 착화합물로 부터 용이하게 분리되고 정제할 수 있으며 공정을 하나 이상의 반응 단계로 재순환시킬 수 있다는 점이다.

같은 방법으로 할로겐화 수소를 회수하여 여러 상업적 방면, 예를 들면 금속세척, 옥시클로르화, 염소 및 수소로의 전기분해 등에 이용하거나 또는 주변 환경을 오염시킴이 없이 폐기처분할 수 있다.

착화합물이 예시된 적합한 원료회수/ 재순환 시스템에서 상기 실시예 1, 11 및 12에 기술된 알라크로르 공정에서 형성된 메탄올/염산 분리단계(S)에서 얻어진 메탄올/염산 착화합물을 증류 시스템으로 주입하고 여기에서 정제된 메탄올을 수득한다.

더욱이 본 공정에 있어서, 공업용 반응물(예 ; 일반식(Ⅱ) 및 (Ⅲ) 화합물)을 사용할 수 있으나 이들 반응물의 순도가 높을 수록 순도가 높은 일반식(I) 화합물이 제조된다.

일반식(Ⅲ) 화합물로 소량의 물이 함유된 메탄올을 사용할 수 있으나 무수 화합물을 사용하는 것이 더 바람직하다.

왜냐하면 물은 일반식(Ⅱ)인 반응물의 가수분해를 유발시켜 일반식(I)의 생성물 순도를 저하시키기 때문이다.

그러나, 특별한 경우에 R⁶가 수소인 경우 일반식(Ⅲ)의 화합물로서 물을 사용하여 N-할로알킬 중간물질의 가수분해로 일반식(I) 화합물을 제조할 수 있다.

예를 들면, 선 기술에서는 2'-3급-부틸- 6'-에틸-N-(클로로메틸)-2-클로로아세트 아닐리드를 산결합제 존재하에서 물로 가수분해시켜 제초제로서 유용한 상응하는 N-하이드록시 메틸 화합물을 제조할 수 있다는 것이 밝혀져 있다. (참조 ; 영국 특허 제 1,088,397호)

따라서, 본 공정의 태양중 약간의 물이 소량 존재하는 것이 생성물의 수율을 저하시키지만, 어떤 경우에는 물과 다른 반응물 및 최종 생성물과의 반응성에 따라 생성물에 영향을 끼치지 않는 다른 것을 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 알 수 있을 것이다.

동일하게, 할로겐화 수소가 생성물의 순도에 악영향을 주므로 염산과 같은 유리할로겐화 수소를 반응물로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명 공정에 따라 제조되는 대표적인 화합물은 상기 일반식에서 다음과 같은 그룹을 갖는 화합물이다.

R은 수소, 탄소수 1 내지 18의 알킬(예 ; 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 펜타데실, 옥타데실 등), 알케닐(예 ; 비닐, 알릴, 크로릴, 메탈릴, 부테닐펜틸, 헥세닐, 헵테닐, 옥테닐, 노네닐, 데세닐 등), 알키닐(예 ; 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐 등), 상기 알킬그룹의 알콕시, 폴리알콕시, 알콕시알킬 및 폴리알콕시알킬, 동족체, 환상탄소 7이하의 사이클로알킬 및 사이클로알킬알킬(예 , 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로프로필메틸, 사이클로부틸메틸, 사이클로펜틸메틸 등), 환상탄소 7 이하의 사이클로알케닐, 사이클로알카디에닐(예 ; 모노 및 디-불포화를 갖는 사이클로펜텐, 사리클로헥센 및 사이클로헵텐),탄소 6내지 18의 아릴, 아르알킬 및 알크아릴그룹(예 ; 페닐, 톨릴, 크실릴, 벤질, 나프틸등)이고 수소와 비반응성인 기(예 ; 알킬, 알콕시, 할로겐, 니트로 또는 시아노)로 치환된 상기 R그룹은 치환체가 할로겐원자일 경우 수소와 반응성을 갖는 위치인 α-탄소원자상에 존재해서는 안된다. R¹, R², R⁴및 R⁵는 수소, 불소, R의 탄소수 1 내지 6의 알킬, 할로알킬(예 ; 클로로메틸, 클로로에틸, 브로모메틸, 브로모에틸, 요도페틸, 트리플루오로메틸, 클로로프로필, 브로모프로필, 요도프로필, 클로로부틸, 요도부틸 및 이의 디-및 트리할로 동족체), 알콕시(예 ; 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시 및 헥스옥시 및 상응하는 폴리알콕시) 및 알콕시알킬(예 ; 메톡시메톡시, 메톡시에톡시, 에톡시메톡시, 에톡시에톡시, 메톡시메틸, 메톡시에틸, 에톡시메틸, 엑톡시에틸, 프로폭시메틸, 이소프로폭시메틸, 부톡시메틸, 이소부톡시메틸, 3급-부톡시메틸, 펜톡시메틸, 헥스옥시메틸 등)이다.

R¹및 R²는 염소, 브롬, 또는 요드일 수 있으며, R³는 수소, R¹, R², R⁴및 R⁵의 할로, 알킬, 할로알킬, 알콕시 및 알콕시알킬그룹, 메틸티오, 에틸티오, 프로필티오, 시아노, 니트로, CF₃일 수 있거나 또는 R³는 R¹또는 R²와 결합하여 탄소원자 4이하의 알킬렌쇄가 형성하여 상기에서 언급한 미국특허 제 3,875,228호에 기술되어 있는 전형적인 아실화된 5-아미노-테트랄린 및 아실화된 4-아미노인단을 형성할 수 있다.

R⁶는 수소, R의 탄소수 1내지 10의 알킬, 알케닐, 알키닐 및 알콕시알킬그룹, 상기 알킬그룹에 상응하는 옥소알킬그룹(예 ; 2-옥소부틸, 3옥소펜틸, 4옥소헥실 등), R의 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬, 사이클로알케닐 및 알킬사이클로알킬그룹, R의 탄소수 6 내지 12의 아릴 또는 아르알킬그룹, 아미노 및 모노-및 디-치환된 아미노를 함유하는 상기 탄소수 1 내지 6의 알킬, 알케닐 또는 알키닐그룹, 상기 R⁶그룹은 알킬, 할로겐, 하이드록시, 알콕시, 니트로, 시아노 또는 알킬티오와 같은 치환체로 치환될 수 있다.

R⁷는 탄소수 1 내지 5의 할로알킬, 바람직하기로는 탄소수 1 내지 2의 모노할로알킬(예 ; 클로로메틸, 클로로에틸, 브로모메틸, 브로모에틸, 요도메틸, 요도에틸, 플루오로메틸 및 플루오로에틸), 디할로알킬(예 ; 1, 1-디클로로메틸, 1, 1-디브로모메틸, 1, 1-디요도메틸등)일 수 있다.

X는 할로 특히 염소 또는 브롬이다.

본 발명 공정은 특히 상기 언급한 N-치환된 2-할로아세트 아닐리드(여기에서 R¹, R²및 R⁶는 탄소수 1 내지 6의 알킬이고 R⁷은 모노할로메틸이고 Y 및 Y¹은 산소이며 a는 0이고 b는 1 또는 2, 바람직하기로는 1임)의 제조에서 사용할 수 있다.

이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 바람직한 2-할로 아세트 아닐리드는 N, N 디치환된 2-할로아실 아미드인 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명공정은 반응물의 농도 및 특성, 반응온도, 압력 및 반응시간과의 조건을 븐 공정의 범위내에서 변형하여 상기 N, N-디치환된-2-할로 아실아미드류에 속하는 다른 화합물을 제조할 수 있다.

Claims (1)

1. 다음 일반식(Ⅱ) 화합물을 다음 일반식(Ⅲ) 화합물과 산결합제 부재하에 반응시켜 생성된 반응혼합물의 유체를 분리대로 주입하고, 여기에서 부산물 HX와 상기 일반식(Ⅲ) 화합물과의 착혼합물을 신속히 제거하고, 다음 일반식(I) 화합물이 주로 함유된 유체를 수득하는, 한단계 이상의 반응/분리의 연속 공정으로 수행함을 특징으로 하여 다음 일반식(I) 화합물을 제조하는 방법.

   

   상기 일반식에서

   R은 수소, 탄소수 1 내지 18의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 폴리알콕시, 알콕시알킬, 폴리알콕시알킬, 탄소수 5 내지 7의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 탄소 6내지 18의 아릴, 아르알킬 또는 알크아릴이거나 또는 수소와 비반응성인 기로 치환된 상기 R그룹이고,

   R⁴및 R⁵는 각각 수소, 불소, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 할로알킬, 알콕시 또는 알콕시알킬이고,

   R⁶는 수소, 탄소수 1내지 10의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시알킬, 옥소알킬, 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬, 저급알킬사이클로알킬 또는 사이클로알케닐 탄소수 6 내지 12의 아릴 또는 아르알킬-N(R⁸)₂(여기에서 R⁸은 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 알케닐 또는 알키닐임)또는 알킬, 알킬티오, 할로겐, 하이드록시, 알콕시, 니트로 또는 시아노로 치환된 상기 R⁶그룹이고,

   R⁷는 탄소수 1 내지 5의 모노-또는 디할로알킬이고,

   Y 및 Y¹은 산소 또는 황이고,

   b는 1 내지 4 정수이고,

   X는 할로겐이다.